Search for lepton-number-violating B−→D(∗)+μ−μ− decays
13 TeV प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव डेटा, जो 5.4 fb−1 के एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है, का उपयोग करते हुए, LHCb प्रयोग ने लेप्टॉन-संख्या-उल्लंघनकारी (lepton-number-violating) B−→D(∗)+μ−μ− क्षय की खोज की, कोई महत्वपूर्ण संकेत नहीं देखा, और D+ तथा D∗+ मोड के लिए क्रमशः 4.6×10−8 और 5.9×10−8 के ब्रांचिंग फ्रैक्शन्स पर 95% विश्वास स्तर (confidence level) के ऊपरी सीमाएँ स्थापित कीं।
मूल लेखक: LHCb collaboration, R. Aaij, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, K. Akiba, M. Akthar, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, R. Amalric, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, P. Baladron Rodriguez, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, S. Bernet Andres, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, J. Bex, Ia. Bezshyiko, O. Bezshyyko, J. Bhom, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, N. Bondar, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, A. T. Burke, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, S. Calderon Ramirez, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, D. H. Campora Perez, A. F. Campoverde Quezada, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, A. Casais Vidal, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, I. Chahrour, H. Chang, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, M. Cherif, A. Chernov, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, M. Cruz Torres, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, L. Dai, X. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, J. Daniel, P. d'Argent, G. Darze, A. Davidson, J. E. Davies, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, H. -P. Dembinski, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, I. Diachkov, S. Didenko, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, V. Dobishuk, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, A. M. Donohoe, F. Dordei, A. C. dos Reis, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, A. Egorychev, V. Egorychev, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, D. Fazzini, L. Felkowski, M. Feng, M. Feo, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, K. G. Garg, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, I. Gonçales Vaz, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, I. V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, V. Guliaeva, P. A. Günther, A. -K. Guseinov, E. Gushchin, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, L. Hao, N. Harnew, T. H. Harris, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, J. Hu, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Iniukhin, A. Iohner, A. Ishteev, K. Ivshin, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, C. Jayaweera, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, M. Karacson, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, G. Khreich, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, D. K. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, A. Kozachuk, P. Kravchenko, L. Kravchuk, O. Kravcov, M. Kreps, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, E. Kulikova, A. Kupsc, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, J. J. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, M. Lehuraux, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, M. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, C. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, S. López Soliño, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, K. Lynch, X. -R. Lyu, G. M. Ma, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, D. Maisuzenko, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, F. M. Manganella, D. Manuzzi, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, M. McCann, T. H. McGrath, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, G. Meier, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, T. Miralles, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, H. Mu, Z. M. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, R. Murta, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, E. Nekrasova, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, P. Neustroev, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, N. Nikitin, L. Nisi, Q. Niu, P. Nogarolli, P. Nogga, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, A. Okhotnikov, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, C. J. G. Onderwater, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, G. Panshin, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, B. Passalacqua, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, G. Punzi, J. R. Pybus, S. Qasim, Q. Q. Qian, W. Qian, N. Qin, S. Qu, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogachev, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, M. Rotondo, S. R. Roy, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, S. E. R. Sacha Emile R., N. Sagidova, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, D. Saranin, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, A. Semennikov, T. Senger, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, R. S. Sharma, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, S. Sheng, V. Shevchenko, B. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, Y. Shimizu, E. Shmanin, R. Shorkin, J. D. Shupperd, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, K. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, A. Solovev, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, V. Sriskaran, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, E. N. Stein, O. Steinkamp, H. Stevens, D. Strekalina, Y. Su, F. Suljik, J. Sun, J. Sun, L. Sun, D. Sundfeld, W. Sutcliffe, V. Svintozelskyi, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, A. Terentev, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, D. Torres Machado, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, G. Vasquez, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, N. Voropaev, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, L. Xu, M. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Z. Yang, V. Yeroshenko, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, X. Yuan, Y Yuan, E. Zaffaroni, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Y. Z. Zhang, Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, Q. Zou, D. Zuliani, G. Zunica
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कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, हाई-स्पीड रेस ट्रैक है जहाँ नन्हे कण प्रकाश की गति के करीब पहुँचकर इधर-उधर दौड़ रहे हैं। CERN के LHCb प्रयोग के भौतिक विज्ञानी इस दौड़ को देखने वाले जासूसों की तरह हैं, जो एक बहुत ही विशिष्ट, लगभग असंभव नियम-तोड़ने वाली घटना की तलाश कर रहे हैं।
यहाँ उनके नवीनतम शोध की कहानी सरल भाषा में दी गई है।
रहस्य: एक वर्जित अदला-बदली (A Forbidden Swap)
कण भौतिकी (particle physics) की दुनिया में, एक मौलिक नियम है जिसे "लेप्टोन नंबर कंजर्वेशन" (Lepton Number Conservation) कहा जाता है। इस नियम को एक सख्त अकाउंटिंग सिस्टम की तरह समझें। एक सामान्य लेनदेन में, यदि आप दो "नेगेटिव" सिक्के (इलेक्ट्रॉन या म्यूऑन) निकालते हैं, तो आपको लेजर को संतुलित करने के लिए भी दो "पॉजिटिव" न्यूट्रिनो छोड़ने होंगे।
हालाँकि, कुछ सिद्धांत सुझाव देते हैं कि न्यूट्रिनो अपने स्वयं के एंटी-पार्टिकल्स हो सकते हैं (जैसे कि एक ऐसा सिक्का जिसके दोनों तरफ 'हेड्स' हो)। यदि यह सच है, तो लेजर को अलग तरह से संतुलित किया जा सकता है। बिना किसी "पॉजिटिव" न्यूट्रिनो को छोड़े, दो "नेगेटिव" सिक्के बनाए जा सकते हैं। इसे लेप्टोन-नंबर उल्लंघन (lepton-number violation) कहा जाता है।
वैज्ञानिक एक विशिष्ट "वर्जित लेनदेन" की तलाश कर रहे थे: एक भारी कण जिसे B-माइनस मेसॉन (B-minus meson) कहा जाता है, जो एक हल्के कण (D-मेसॉन) और दो म्यूऑन्स (जो भारी इलेक्ट्रॉन की तरह हैं) में टूट जाता है, जिसमें कोई न्यूट्रिनो दिखाई नहीं देता।
जासूसी का काम: भूत को पकड़ना (Catching the Ghost)
इस दुर्लभ घटना को खोजने के लिए, LHCb टीम ने 2016 से 2018 के एक विशाल डेटासेट का उपयोग किया, जो 5.4 अरब अरब (5.4 fb⁻¹) टकरावों के बराबर है।
1. सेटअप:
उन्होंने प्रोटॉन टकरावों से निकलने वाले कणों को पकड़ने के लिए एक विशाल, हाई-टेक कैमरा (डिटेक्टर) बनाया। उन्होंने एक विशिष्ट संकेत (signature) की तलाश की: एक B-मेसॉन जो अचानक एक D-मेसॉन और दो म्यूऑन्स में विभाजित हो जाता है जिनका विद्युत आवेश (electric charge) समान होता है।
2. शोर (The Noise):
समस्या यह है कि रेस ट्रैक अविश्वसनीय रूप से भीड़भाड़ वाला है। अधिकांश समय, कण सामान्य तरीके से क्षय (decay) होते हैं, या डिटेक्टर भ्रमित हो जाते हैं।
- "नकली" म्यूऑन्स (The "Fake" Muons): कभी-कभी, एक पायोन (एक अलग प्रकार का कण) इतनी तेजी से उड़ता है कि वह एक वास्तविक म्यूऑन में टूट जाता है, या डिटेक्टर एक पायोन को म्यूऑन समझ लेता है। यह बिल्कुल वैसा ही सिग्नल बनाता है जैसा कि वर्जित घटना में होता है।
- "कॉम्बिनेटोरियल" क्लटर (The "Combinatorial" Clutter): कल्पना कीजिए कि लोगों से भरे कमरे में लोग गेंदें फेंक रहे हैं। कभी-कभी, शुद्ध संयोग से, दो रैंडम गेंदें एक साथ एक बाल्टी में गिर जाती हैं। यह "कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड" है—यानी रैंडम शोर जो एक पैटर्न जैसा दिखता है।
3. फिल्टर्स (The Filters):
असली सिग्नल खोजने के लिए, टीम ने एक "स्मार्ट फिल्टर" (एक मशीन लर्निंग टूल जिसे बूस्टेड डिसीजन ट्री कहा जाता है) का उपयोग किया।
- उन्होंने कंप्यूटर को सिखाया कि एक "नकली" घटना कैसी दिखती है, इसके लिए लाखों सिमुलेशन रन का अध्ययन किया।
- उन्होंने कणों के "पदचिह्नों" (इम्पैक्ट पैरामीटर्स) की जाँच की ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे सभी ठीक एक ही स्थान से और एक ही समय पर आए हैं।
- उन्होंने अपने कैमरे की दक्षता को मापने के लिए एक "नॉर्मलाइजेशन" इवेंट (एक बहुत ही सामान्य, अच्छी तरह से समझ में आने वाला क्षय) को एक पैमाने (रूलर) के रूप में उपयोग किया।
परिणाम: कोई भूत नहीं मिला (No Ghosts Found)
इन बेहद कड़े फिल्टर्स के साथ डेटा को छानने के बाद, वैज्ञानिकों ने परिणामों को देखा।
- फैसला (The Verdict): उन्हें वर्जित क्षय (decay) का कोई स्पष्ट प्रमाण नहीं मिला। जो "सिग्नल" उन्होंने देखा वह केवल रैंडम शोर था, जो वही है जिसकी आप उम्मीद करते हैं यदि नियम-तोड़ने वाली घटना कभी होती ही नहीं।
- सीमा (The Limit): भले ही उन्हें यह नहीं मिला, लेकिन उन्होंने एक बहुत ही सख्त "स्पीड लिमिट" निर्धारित की कि यह कितनी बार हो सकता है। उन्होंने गणना की कि यदि यह क्षय होता भी है, तो यह हर 100 मिलियन B-मेसॉन क्षय में से 4.6 बार से कम (एक प्रकार के लिए) और हर 100 मिलियन में से 5.9 बार से कम (दूसरे प्रकार के लिए) होता है।
यह क्यों महत्वपूर्ण है (पेपर के अनुसार)
पेपर में कहा गया है कि हालांकि उन्हें "भूत" नहीं मिला, लेकिन यह विज्ञान के लिए एक जीत है।
- बेहतर उपकरण: उन्होंने अपने तरीकों में काफी सुधार किया है, विशेष रूप रूप से यह पहचानने में बेहतर हुए हैं कि कब पायोन म्यूऑन होने का ढोंग कर रहे हैं।
- सख्त नियम: उन्होंने अब इस विशिष्ट प्रकार के क्षय पर अब तक की सबसे सख्त सीमाएं निर्धारित की हैं।
- बड़ी तस्वीर: हालांकि इस घटना के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणियां इतनी दुर्लभ हैं कि यहाँ तक कि यह विशाल प्रयोग भी इसे देखने के लिए बहुत छोटा हो सकता है, यह कार्य "सर्च स्पेस" को मैप करने में मदद करता है। यह भविष्य के वैज्ञानिकों को बताता है कि उन्हें वास्तव में कहाँ देखना चाहिए और इन मेजरोना न्यूट्रिनो (Majorana neutrinos) को अंततः पकड़ने के लिए उनके अगले डिटेक्टर कितने संवेदनशील होने चाहिए।
संक्षेप में: जासूसों ने एक नियम-तोड़ने वाले कण के आदान-प्रदान की बहुत बारीकी से तलाश की, कुछ नहीं पाया, और घोषणा की, "यदि यह हो रहा है, तो यह हमारी सोच से कहीं अधिक दुर्लभ है।" यह ब्रह्मांड के मौलिक नियमों के मानचित्र को परिष्कृत करने में मदद करता है।
तकनीकी सारांश: लेप्टॉन-नंबर-उल्लंघनकारी B−→D(∗)+μ−μ− क्षय की खोज
समस्या और प्रेरणा
न्यूट्रिनो की मौलिक प्रकृति—कि वे डिराक (Dirac) हैं या मेजरोना (Majorana) फर्मियॉन—पदार्थ विज्ञान में एक खुला प्रश्न बना हुआ है। मेजरोना न्यूट्रिनो की प्रकृति को स्थापित करना एक प्राथमिक लक्ष्य है, जिसे आमतौर पर न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय (0νββ) के अवलोकन के माध्यम से खोजा जाता है। जबकि 0νββ प्रयोग इलेक्ट्रॉनों के कपलिंग की जांच करते हैं, भारी-फ्लेवर क्षेत्र (heavy-flavor sector) में इसी प्रकार की खोजें म्यूऑन्स (muons) के कपलिंग की जांच कर सकती हैं। यह शोध पत्र लेप्टॉन-नंबर-उल्लंघनकारी (LNV) क्षय B−→D(∗)+μ−μ− की खोज प्रस्तुत करता है। ऐसी प्रक्रियाएं स्टैंडर्ड मॉडल (SM) में वर्जित हैं और मेजरोना न्यूट्रिनो के अस्तित्व का संकेत देंगी। यह विश्लेषण एक विशिष्ट टोपोलॉजी पर केंद्रित है जहाँ चार्म मेसॉन (charm meson) और दो समान-चिह्न वाले म्यूऑन्स एक सामान्य वर्टेक्स (common vertex) से उत्पन्न होते हैं, जो हल्के (mN<mπ) या भारी (mN>mB) मेजरोना न्यूट्रिनो से संबंधित परिदृश्यों के अनुरूप है, जैसा कि सैद्धांतिक साहित्य [11, 12] में चर्चा की गई है।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण LHCb प्रयोग द्वारा 13 TeV के केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जा (center-of-mass energy) पर एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव डेटा का उपयोग करता है, जो 5.4 fb−1 (2016–2018) के एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है। खोज के लिए चार्म-हैड्रॉन चैनलों D+→K−π+π+ और D∗+→D0(→K−π+)π+ के माध्यम से सिग्नल क्षय को पुनर्गठित (reconstruct) किया जाता है।
मुख्य कार्यप्रणाली घटक निम्नलिखित हैं:
- इवेंट चयन (Event Selection): उम्मीदवारों का चयन D(∗)+ और दो समान-चिह्न वाले म्यूऑन्स के लिए एक सामान्य वर्टेक्स की आवश्यकता के साथ किया जाता है। किनेमैटिक फिट्स (Kinematic fits) मध्यवर्ती चार्म अवस्थाओं के इनवेरिएंट मास को ज्ञात मानों तक सीमित करते हैं। म्यूऑन्स के रूप में गलत पहचाने जाने वाले पायॉन्स (pions) से बैकग्राउंड को दबाने के लिए कड़े इम्पैक्ट पैरामीटर (impact parameter) आवश्यकताओं (χIP2) और पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID) मानदंडों को लागू किया जाता है।
- बैकग्राउंड दमन (Background Suppression): कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड (combinatorial background) से सिग्नल को अलग करने के लिए एक बूस्टेड डिसीजन ट्री (BDT) क्लासिफायर का उपयोग किया जाता है। प्रशिक्षण के लिए सिम्युलेटेड सिग्नल सैंपल और डेटा-ड्रिवन बैकग्राउंड सैंपल (मास साइडबैंड्स) का उपयोग किया जाता है।
- बैकग्राउंड मॉडलिंग (Background Modeling): प्रमुख बैकग्राउंड गलत पहचान वाले क्षयों से उत्पन्न होते हैं, विशेष रूप से B−→D(∗)+π−μ−νμ (सिंगली मिसआइडेंटिफाइड) और B−→D(∗)+π−π− (डबली मिसआइडेंटिफाइड)। विश्लेषण पायॉन-टू-म्यूऑन मिसआइडेंटिफिकेशन के लिए एक परिष्कृत सुधार पेश करता है, जो 'फ्लाइट में क्षय' (decay in flight) होने वाले पायॉन्स को ध्यान में रखता है। इसमें मिसआइडेंटिफिकेशन दरों का डेटा-ड्रिवन कैलिब्रेशन और मोमेंटम रेसिडुअल्स (momentum residuals) का सिमुलेशन-आधारित स्मियरिंग शामिल है ताकि फ्लाइट-इन-डेकेशन प्रभावों के कारण होने वाले किनेमैटिक विरूपण को सटीक रूप से मॉडल किया जा सके।
- नॉर्मलाइजेशन (Normalization): ब्रांचिंग फ्रैक्शन्स को नॉर्मलाइजेशन चैनल B−→ψ(2S)(→J/ψ(→μ+μ−)π+π−)K− के सापेक्ष मापा जाता है, जिसमें समान अंतिम-अवस्था कण सामग्री साझा होती है।
- सांख्यिकीय विश्लेषण (Statistical Analysis): B− इनवेरिएंट-मास वितरणों पर एक एक्सटेंडेड अनबिन्डेड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट (extended unbinned maximum-likelihood fit) किया जाता है। सिग्नल यील्ड को मिसआइडेंटिफाइड बैकग्राउंड के यील्ड को सिमुलेशन और कैलिब्रेशन डेटा के आधार पर सीमित करते हुए निकाला जाता है। CLs विधि का उपयोग करके ऊपरी सीमाएं (upper limits) निर्धारित की जाती हैं।
प्रमुख योगदान
यह कार्य कई क्षेत्रों में पिछले LHCb शोधों [4] की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार का प्रतिनिधित्व करता है:
- डेटासेट का आकार: बड़े डेटासेट (5.4 fb−1 बनाम पिछले छोटे नमूने) का उपयोग।
- बैकग्राउंड अनुमान: म्यूऑन्स के रूप में गलत पहचाने गए पायॉन्स से होने वाले बैकग्राउंड का एक परिष्कृत उपचार। पेपर स्पष्ट रूप से फ्लाइट-इन-डेकेशन के कारण मोमेंटम डिग्रेडेशन प्रभावों को संबोधित करता है, जो पिछले अध्ययनों में पूरी तरह से शामिल नहीं था। यह एक समर्पित कैलिब्रेशन सैंपल और सिमुलेशन पर लागू स्मियरिंग प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया गया है।
- चयन अनुकूलन (Selection Optimization): कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को दबाने के लिए एक BDT क्लासिफायर का कार्यान्वयन और पायॉन मिसआइडेंटिफिकेशन संभावनाओं को प्रति ट्रैक 1% से नीचे कम करने के लिए कड़े PID मानदंड।
- सिस्टमैटिक नियंत्रण (Systematic Control): डिके मॉडल डिपेंडेंस, PID कैलिब्रेशन और ट्रिगर एफिशिएंसी वेरिएशंस सहित व्यवस्थित अनिश्चितताओं का एक व्यापक मूल्यांकन।
परिणाम
B−→D+μ−μ− या B−→D∗+μ−μ− दोनों चैनलों में कोई महत्वपूर्ण सिग्नल नहीं देखा गया। देखे गए सिग्नल यील्ड बैकग्राउंड उतार-चढ़ाव के अनुरूप हैं (D+ के लिए 9.0±5.3 इवेंट और D∗+ के लिए −1.7±2.1 इवेंट)।
तदनुसार, 95% कॉन्फिडेंस लेवल (CL) पर ब्रांचिंग फ्रैक्शन्स के लिए ऊपरी सीमाएं निर्धारित की गई हैं:
- B(B−→D+μ−μ−)<4.6×10−8
- B(B−→D∗+μ−μ−)<5.9×10−8
ये सीमाएं पिछले परिणामों [4] की तुलना में एक क्रम से अधिक (more than an order of magnitude) का सुधार दर्शाती हैं।
महत्व
पेपर का दावा है कि हालांकि प्राप्त संवेदनशीलता (sensitivity) मेजरोना न्यूट्रिनो-प्रेरित क्षय के सैद्धांतिक अनुमानों (जो O(10−23) से O(10−22) के स्तर पर अनुमानित हैं) से अभी भी बहुत दूर है, फिर भी ये परिणाम इन विशिष्ट LNV क्षय मोडों पर अब तक की सबसे सख्त सीमाएं स्थापित करते हैं। यह अध्ययन B-मेसॉन सिस्टम में न्यूट्रिनोलेस क्षय के लिए मॉडल-स्वतंत्र खोज करने की प्रयोगात्मक क्षमता को प्रदर्शित करता है और भविष्य के अधिक संवेदनशील मापन के लिए एक परिष्कृत रणनीति प्रदान करता है। बैकग्राउंड मॉडलिंग और दमन में सुधार भविष्य के भौतिकी (Standard Model से परे की भौतिकी) की खोज के लिए एक आधार के रूप में कार्य करते हैं।
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